關鍵詞:抗車轍劑;瀝青混合料;路用性;指標
高速公路的建設,為行車提供了很好的交通環境,提高了通行效率,加快了經濟的發展。建成運營中的高速公路,由于通行車輛超載和流量大等因素影響,往往沒有達到設計的使用年限就會出現各種的路面病害。其中貨車通行量大的路段主要產生車轍,使行車舒適性和安全性降低,需要路面養護或者大、中修,提高了運營成本。針對這一問題,國內外進行了深入研究。通過分析瀝青混合料的性能,主要因為混合料的模量低,提出高模量瀝青混凝土(主要是摻加抗車轍劑提高模量)。通過ANSYS軟件模擬分析,得出車轍產生的部位主要集中在中面層。
為減緩車轍早期出現,延長路面使用壽命,主要采用添加抗車轍劑的做法來提高混合料的模量,增加高溫穩定性。所使用的車轍劑主要有PR PLASTS抗車轍劑、PE抗車轍劑、車轍王、橡塑復合型抗車轍劑CaR等。PR PLASTS抗車轍劑在國內推廣較早,應用案例較多,取得了較好的效果。
一、抗車轍劑的作用機理
對于抗車轍劑作用機理,不同類型稍有差異。主要可概括為在瀝青混合料中的增強填充、纖維加筋、增黏膠結、瀝青改性和彈性恢復作用,從而提高瀝青混合料高溫穩定性而不影響其他路用性能。
?、僭鰪娞畛渥饔茫嚎管囖H劑都是以顆粒形狀存在,當拌和混合料中途加入,顆粒表面融化,粘結在礦料表面。顆粒內部軟化,還以顆粒存在,通過施工過程,軟化后的添加劑顆粒通過塑性變形,很好的填充嵌擠到級配骨架的空隙中,提高了密實度,增大礦料間的粘結面積,增強混合料之間的相互作用力。使混合料力學性能得到優化,提高了混合料抵抗荷載及抗車轍的能力。
?、诶w維加筋作用:瀝青混合料中融化粘結,形成空間網狀結構,類似加入纖維。將礦料顆粒緊固在一起,起到加筋作用,提高混合料整體強度。
?、墼鲳つz結作用:車轍劑在混合料拌和過程中加入,部分融化包裹在礦料顆粒表面。由于其冷卻后具有較高黏結性能,使礦料之間的膠結作用增強,提高了油膜的界面黏結強度。
?、転r青改性作用:加入的抗車轍劑,大多是聚酯類高分子化合物。在瀝青混合料施工后,抗車轍劑慢慢從瀝青中吸附油分,起到對瀝青改性的作用,提高瀝青的粘附性等指標,增強混合料的路用性能。
?、輳椥曰謴妥饔?。在瀝青混合料中加入的抗車轍劑,具有彈性變形能力。在較高溫時,起填充作用的顆粒,具有使路面的部分變形恢復功能,減少了瀝青混凝土路面的永久變形。
二、高溫穩定性能對比
2.1原材
采用AC-16的瀝青混凝土,基準對比原材料包括石灰巖質礦粉、花崗巖碎石和機制砂。粘結料:第一組采用殼牌A-90#基質瀝青;另一組粘結料采用SBS改性瀝青;第三組采用殼牌A-90#基質瀝青,在拌和中摻加0.4%PR PLASTS抗車轍劑。
集料性能滿足公路瀝青路面施工技術規范要求,基質瀝青和SBS改性瀝青均滿足要求。
2.2馬歇爾試驗
采用礦質混合料配合比設計方法,按規范范圍要求進行篩分試驗,計算各種礦料添加比例,確定配比。采用馬歇爾試驗方法確定最佳油石比。得出在滿足規范的礦料配比條件下,確定出第一組油石比為4.7%;另一組油石比為4.7%;第三組油石比為4.8%。成型馬歇爾試件測試指標結果見表1。
由表1可以看出,三組瀝青混合料的指標都能滿足要求。但細看穩定度,各組數據差異較大。第一組穩定度值最低,第三組穩定度值最高。這是由于添加PR PLASTS抗車轍劑后,增強填充、纖維加筋、增黏膠結、瀝青改性作用發揮的結果,提高了力學指標。
三、高溫穩定性分析
根據2.2中的配合比,成型三組車轍板,每組三個批次。按照T0 719-1993規程的試驗方法,進行瀝青混合料不同溫度下高溫穩定性試驗評定。由于中面層是路面中溫度峰值最高部位,所以采用60℃、70℃、80℃三個溫度進行車轍試驗,結果見表2。
由表2可以看出,在不同的溫度下,動穩定度的變化趨勢是相同的。隨著溫度升高動穩定度值在降低。第一組,溫度由60~70℃動穩定度下降58.8%,由70~80℃下降67.2%;第二組,分別下降56.5%和69.0%;第三組,分別下降7.2%和38.6%。從下降的比率來看,摻加抗車轍劑后溫度敏感性降低,高溫抗車轍性能明顯提高。再從不同溫度各組數值看,摻加抗車轍劑一組明顯高于前兩組,說明其高溫穩定性能不僅強于基質瀝青混合料,而且好于SBS改性瀝青混合料。當溫度升高時,這種趨勢越明顯。
四、施工方式
摻加PR PLASTS抗車轍劑的瀝青混合料施工方法和普通瀝青混合料差異不大,有較好的適應性。主要差異是投放,方式有機器投放與人工投放兩種。機器投放是指在拌和樓上安裝投料機,該投料機有感應計量裝置,只需人工直接投入足量的抗車轍劑,然后投料機根據每鍋混合料的質量按照0.4%的比例稱好PR抗車轍劑自動投放車轍劑與碎石混合料同時進入拌缸進行干拌。人工投放是指在拌和樓上拌缸旁設置一定高度的漏斗,根據每鍋混合料的質量人工稱取0.4%比例的PR抗車轍劑,在碎石混合料進入拌缸時,由人工投放到拌缸進行干拌。對溫度比較敏感,主要注意溫度控制。
五、結論
添加PR PLASTS,對提高瀝青混合料高溫抗車轍能力效果顯著;添加簡便,工序簡單,能獲得良好性能。因此適用于高溫地區重交通高等級公路瀝青路面、重載車較多的地區及上下坡路段等。
素材來源:公路工程技術